目录
摘要... 2
一、 实验目的... 2
二、实验原理... 2
1.基本原理... 2
2.间接比较测量法,确定扭转常数K. 2
3.验证平行轴定理... 3
4.光电转换测量周期... 3
三、 实验仪器... 3
四、 实验步骤... 3
1.调整测量系统... 3
2.测量数据... 4
五、注意事项... 4
六、数据记录与处理... 4
1.原始数据记录... 4
2.数据处理... 5
七、讨论... 8
1.误差分析... 8
2.总结... 8
实验名称:扭摆法测转动惯量
转动惯量是刚体转动惯性大小的量度,是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的测量,一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系,进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动,由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。
1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用;
2.利用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量和扭摆弹簧的扭摆常数;
3.验证转动惯量的平行轴定理;
…… …… 余下全文
《扭摆法测定物体转动惯量》实验报告
一、实验目的
1. 熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用;
2. 利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量I和扭摆弹簧的扭摆常数K;
3. 验证转动惯量平行轴定理。
二、实验原理
1. 不规则物体的转动惯量
测量载物盘的摆动周期T0,得到它的转动惯量:
塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1,得到总的转动惯量:
塑料圆柱体的转动惯量为
即可得到K,再将K代回第一式和第三式可以得到载物盘的转动惯量为
只需测得其它的摆动周期,即可算出该物体绕转动轴的转动惯量:
2. 转动惯量的平行轴定理
若质量为m的物体绕质心轴的转动惯量为Jc时,当转轴平行移动距离x 时,则此物体对新轴线的转动惯量:
3. 实验中用到的规则物体的转动惯量理论计算公式
圆柱体的转动惯量:
金属圆筒的转动惯量:
木球的转动惯量:
金属细杆的转动惯量:
三、实验步骤
1. 用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定各物体外形尺寸,用电子天平测出相应质量;
2. 根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平;
…… …… 余下全文
扭摆法测定物体的转动惯量
一、实验目的
1.测定扭摆的仪器常数(弹簧的扭转常数)K。
2.测定熟料圆柱体、金属圆筒、木球与金属细长杆的转动惯量。
3.验证转动惯量的平行轴定理。
二、实验器材
扭摆、转动惯量测试仪、金属圆筒、实心塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆(杆上有两块可以自由移动的金属滑块)、游标卡尺、米尺
托盘天平。
三、实验原理
1.测量物体转动惯量的构思与原理
将物体在水平面内转过以角度θ后,在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。更具胡克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度θ成正比,即
式中K为弹簧的扭转常数。
若使I为物体绕转轴的转动惯量,β为角加速度,由转动定律可得
令,忽略轴承的磨察阻力距,得
上式表示扭摆运动具有角简谐振动的特性,角加速度与角位移成正比,且方向相反。方程的解为
式中A为简谐振动的角振幅,为初相位角,为角速度。谐振动的周期为
由上式可知,只要通过实验测得物体扭摆的摆动周期,并在I和K中任何一个量已知时即可计算出另外一个量。
本实验使用一个几何形状规则的小塑料圆柱,它的转动惯量可以根据质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到,将其放在扭摆的金属载物盘上,通过测定其在扭摆仪上摆动时的周期,可算出仪器弹簧的K值。若要测定其他形状物体的转动惯量,只需将待测物体安放在同一扭摆仪顶部的各种夹具上,测定其摆动周期,即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。
…… …… 余下全文
《扭摆法测定物体转动惯量》实验报告
一、实验目的
1. 熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用;
2. 利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量I和扭摆弹簧的扭摆常数K;
3. 验证转动惯量平行轴定理。
二、实验原理
1. 不规则物体的转动惯量
测量载物盘的摆动周期T0,得到它的转动惯量:
塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1,得到总的转动惯量:
塑料圆柱体的转动惯量为
即可得到K,再将K代回第一式和第三式可以得到载物盘的转动惯量为
只需测得其它的摆动周期,即可算出该物体绕转动轴的转动惯量:
2. 转动惯量的平行轴定理
若质量为m的物体绕质心轴的转动惯量为Jc时,当转轴平行移动距离x 时,则此物体对新轴线的转动惯量:
3. 实验中用到的规则物体的转动惯量理论计算公式
圆柱体的转动惯量:
金属圆筒的转动惯量:
木球的转动惯量:
金属细杆的转动惯量:
三、实验步骤
1. 用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定各物体外形尺寸,用电子天平测出相应质量;
2. 根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平;
3. 将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上,调整挡光杆位置和测试仪光电接收探头中间小孔,测出其摆动周期T;
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扭摆法测物体的转动惯量实验报告
一,实验目的
1,测定弹簧的扭转常数,
2,用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量,并与理论值进行比较,
3,验证转动惯量平行轴定理
二,实验仪器
扭摆,塑料圆柱体,金属空心圆筒,实心球体,金属细长杆(两个滑块可在上面自由移动),数字式定数计时器,数字式电子秤
三,实验原理
将物体在水平面内转过一角度后,在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。
根据虎克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比,即 ,式中,为弹簧的扭转常数;
根据转动定律,,式中,为物体绕转轴的转动惯量,为角加速度,
由上式得 令 ,忽略轴承的磨擦阻力矩,得
上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性,角加速度与角位移成正比,且方向相反。此方程的解为:式中,为谐振动的角振幅,为初相位角,为角速度,此谐振动的周期为
综上,只要实验测得物体扭摆的摆动周期,并在和中任何一个量已知时即可计算出另一个量。由公式(2-10-4)可得出
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实验二 用扭摆法测定物体的转动惯量
(标准实验报告制作:BIPT 2013.3.8)
【实验目的】
1、 测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较。
2、 验证转动惯量平行轴定理。
【仪器用具】
扭摆、转动惯量测试仪、实心塑料圆柱体、空心金属圆筒、木球、金属杆、金属圆柱滑块。
【实验原理】
扭摆的结构如图2.1所示,将物体在水平面内转过一角度q 后,在弹簧的恢复力矩作用下,物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。
根据胡克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度q 成正比,即 M= -Kq (2.1)
根据转动定律:M=Jb 得
(2.2)
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扭摆法测物体的转动惯量(实验报告评分标准)
一 实验预习(20分)
学生进入实验室前应预习实验,并书写实验预习报告。预习报告应包括:①实验目的,②实验原理,③实验仪器,④实验步骤 ⑤自行设计实验数据记录表格等五部分。 以各项表述是否清楚、完整,版面是否整洁分三段给分。
预习报告不合格者,不允许进行实验。该实验应重新预约,待实验室安排时间后进行实验(实验前还应预习实验)。
二 实验操作过程(20分)
学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步,第一步用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定待测物体外形尺寸,用天平测出相应质量,填入表格:第二步调节扭摆仪顶面水平(水泡居中),用转动惯量测试仪分别测定各待测物体的摆动周期,填入对应的表格中;第三步实验仪器整理。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成,数据记录是否准确、正确分三段给分。
三 实验纪律(10分)
学生进入实验室,按照学生是否按规定进入实验室,是否按照操作要求使用仪器,是否在实验结束后将仪器整理整齐,是否有大声喧哗、打闹现象。分三段给分。
以上三项成绩不足30分者,表示实验过程没有完成,应重新预约该实验。实验完成后,学生课后完成一份完整的实验报告。
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